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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Multimetro tascabile. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Tecnologia di misurazione Una caratteristica speciale di questo multimetro è un interruttore elettronico dei limiti di misurazione e un'unità originale per abbinare le uscite del BIS KR572PV2 con un indicatore a cristalli liquidi. Il dispositivo è alimentato da una batteria al corindone, la cui energia è sufficiente per 50 ore di funzionamento continuo. La tensione minima alla quale il multimetro funziona ancora è 6,5 V. A questo valore il display LCD “si spegne”, sebbene la parte elettronica dell'avometro funzioni correttamente quando la tensione di alimentazione scende a 5,6 V. L'unità di misura del dispositivo è composta da un amplificatore operazionale (op-amp) DA2 (vedi schema elettrico) e da un LSI DD6. Questo LSI CMOS funziona secondo un principio di doppia integrazione a 3,5 cifre decimali con uscite per il pilotaggio di indicatori LED a sette segmenti. La corrente massima consumata dall'LSI della serie KR572PV2 da entrambi gli alimentatori non è superiore a 1,8 mA, la corrente di uscita del bit di ordine superiore non è inferiore a 10 mA, il resto non è inferiore a 5 mA. Il coefficiente di riduzione del segnale di modo comune dell'ADC raggiunge 100 dB, l'errore di conversione non supera 1, 3 e 5 unità di conteggio, rispettivamente, per KR572PV2A, KR572PV2B e KR572PV2V. I parametri specificati sono garantiti ad una temperatura di 25±10°C e tensioni di alimentazione di +5 V (Upit1.) e -5 V (Upit2.) con instabilità ±1%. Tensione di alimentazione Up1. può essere compreso tra +4,5 e +5,5 V, Upit.2, da -8 a -4,5 V. Le tensioni di ingresso e di riferimento non devono superare la tensione degli alimentatori. Per evitare malfunzionamenti dell'LSI, viene prima collegato a un filo comune (pin 21 e 32), quindi vengono applicate le tensioni in serie: alimentazione (pin 1 e 26), riferimento (pin 35 e 36) e, infine, ingresso (pin 30 e 31). Alleviare lo stress in ordine inverso. Quando si converte il segnale di ingresso misurato rispetto al filo comune, i pin 30, 32 e 35 dell'MS sono collegati al filo comune. In questo multimetro l'inserimento dell'LSI KR572PV2 differisce da quello standard. La particolarità è che funziona su un indicatore a cristalli liquidi, le cui uscite dei segmenti sono collegate tramite diodi VD14-VD36 alle uscite dell'LSI e tramite resistori R34-R59 al filo comune del display LCD. Viene fornito con una tensione a impulsi con una frequenza di 1 kHz. Questa inclusione del microcircuito KR572PV2 gli consente di funzionare con il display LCD, tuttavia, in questo caso la componente di tensione costante sui segmenti dell'indicatore supera leggermente il valore consentito. La frequenza di ripetizione degli impulsi del generatore di clock incluso nell'LSI è determinata dagli elementi R71, C20 ed è pari a 40 kHz. La tensione misurata viene fornita tramite l'interruttore SA1 ad un attenuatore elettronico formato dal multiplexer DD2 e dall'amplificatore operazionale DA1. La scala di misurazione selezionata corrisponde a uno specifico codice binario sui pin 9 e 10 del multiplexer, che introduce la corrispondente resistenza formata dai resistori R25, R27, R29, R33 nel circuito di retroazione dell'amplificatore operazionale. Questi resistori, a seconda del codice di controllo del multiplexer, forniscono i seguenti coefficienti di trasmissione dal terminale di ingresso X1 all'uscita DA1: 1, 0,1, 0,01; 0,001. La resistenza di ingresso del multimetro durante la misurazione delle tensioni è determinata dal resistore R8. Insieme ai diodi VD4 e VD5, fornisce protezione per il chip DA1 da sovraccarichi se la tensione di ingresso supera accidentalmente il valore limite della scala selezionata. Quando si misura la corrente nell'intervallo 1, 10, 100 mA, il coefficiente di trasmissione dell'attenuatore elettronico assume i seguenti valori: 100; 10; 1. Le misurazioni della corrente da 0,1 a 1 A vengono effettuate tramite la presa X4. In questo caso il coefficiente di trasmissione del circuito di ingresso è 1. Nella modalità di misurazione di tensione o corrente costante, il segnale all'ingresso dell'ADC LSI proviene dall'uscita del chip DA1. Quando si misurano quantità variabili, il segnale bipolare dall'uscita DA1 viene convertito in unipolare da un raddrizzatore assemblato sull'amplificatore operazionale DA2 e attraverso un filtro di livellamento viene alimentato all'ingresso dell'LSI. In un raddrizzatore bipolare, la stabilità della tensione di uscita zero è assicurata dal resistore R62. Il feedback negativo sulla tensione alternata è fornito dal condensatore C 15. Quando si misura la resistenza, attraverso le prese di ingresso del multimetro e il resistore ad essi collegato scorre una corrente, il cui valore non dipende dal valore del resistore da misurare. È prodotto da un generatore di corrente stabile assemblato sui transistor VT2-VT4. Il multiplexer DD1, a seconda del limite selezionato, collega uno dei resistori R12 - R15, impostando il valore di corrente stabile richiesto. Il dispositivo di selezione del limite di misurazione è realizzato sui microcircuiti DD4, DD5 e contiene due flip-flop RS (DD4.1 e DD4.2), un dispositivo one-shot (DD4.3) e un contatore avanti/indietro (DD5). I livelli logici sulle uscite Q1 e Q2 del contatore DD5 controllano il funzionamento dei multiplexer DD1 e DD2 e determinano quindi il limite di misurazione selezionato. Il codice 00 corrisponde al limite di misurazione 2; 01-20; 10-200, 11-2000 V (mA, kOhm). Quando si accende il multimetro, l'uscita del contatore DD5 è impostata sul codice 01 e il limite di 20 V (mA, kOhm) è attivato. Selezionare il limite di misurazione richiesto premendo il pulsante SB1 o SB2. Nel primo caso (+1) si verifica una transizione verso un limite di misurazione più ampio, nel secondo (-1) a uno più piccolo. Ciò viene indicato sul display LCD spostando il punto decimale a destra o a sinistra. Diamo un'occhiata a come ciò accade. Premendo SB1 (SB2), la corrente di carica del condensatore C5 (C6) provoca la comparsa di un impulso positivo all'ingresso del trigger RS DD4.1 (DD4 2) e si accende. La caduta di tensione all'uscita di DD4.1 (DD4.2) attiva il DD4.3 one-shot, il cui impulso di uscita viene inviato all'ingresso di conteggio del contatore DD1 e cambia il suo stato in 5. Il one-shot DD1, attraverso la catena R4C3, influenza i flip-flop RS DD32 e DD11, riportandoli allo stato originale dopo 4.1 μs. La modalità operativa del contatore DD4.2 imposta il livello logico all'ingresso ± 100: se c'è un 5 logico, si verifica la somma, se c'è uno 1 logico, si verifica la sottrazione. In un multimetro, un livello zero è costantemente presente all'ingresso ±1 del microcircuito DD0, ma quando si preme il pulsante SB1 (+5), su questo ingresso appare uno logico; scompare dopo che 1 è stato scritto sul contatore. La durata dell'impulso positivo all'ingresso ±1 del contatore DD1 è di circa 1 µs. Il metodo descritto di commutazione dei limiti di misurazione è stato scelto con la prospettiva di creare un multimetro con selezione automatica dei limiti basato su questo dispositivo. Le tensioni di alimentazione di +5,5 V e -4,7 V sono generate da un alimentatore costituito da uno stabilizzatore e un convertitore di polarità. La tensione positiva è generata da uno stabilizzatore montato sui transistor VT1, VT5, VT6. Tale stabilizzatore ha un coefficiente di stabilizzazione della tensione di almeno 500 e protezione da cortocircuito. Quando il multimetro è acceso, il circuito di trigger, costituito dagli elementi C1, VD1, R6, mette lo stabilizzatore in modalità operativa. La caduta di tensione sul transistor regolatore VT1 dello stabilizzatore è di soli 0,05-0,1 V.
DA1, DA2 K544UD1A, DD1, DD2 K564KP1, DD3 K564LA7, DD4 K564TR2, DD6 KR572PV2B, VT1, VT7 K.T361B; VT2 - VT4 KT3107B, VT5, VT6, VT8 KT315B, VD1, VD6. VD7, VD10, VD11, VD14 - VD36 KD103A, VD4, VD5 KD503B, VD8, VD9. VD12. VD13D9D Principali parametri tecnici del multimetro:
In un convertitore che contiene un generatore, uno stadio a transistor di uscita e un moltiplicatore di tensione capacitivo si ottiene una tensione di polarità negativa di -4,7 V. La tensione di uscita del generatore, assemblata sul chip DD3, è una sequenza di impulsi con una frequenza di circa 1kHz. Questi impulsi arrivano alle basi dei transistor VT7 e VT8 dello stadio di uscita e li aprono e chiudono alternativamente. Quando il transistor VT7 è aperto, il condensatore CJ e il diodo VD8 vengono caricati attraverso di esso, e quando VT8, il condensatore C 10 viene scaricato attraverso di esso e il diodo VD9, caricando il condensatore C9, dove viene stabilita una tensione negativa di -4,7 V. Poiché una tensione stabilizzata viene fornito allo stadio di uscita del convertitore e il carico sul circuito -4,7 V è costante, quindi la tensione negativa è stabile. L'ampiezza delle ondulazioni di tensione negativa sotto carico non supera i 10 mV La corrente consumata dall'alimentatore senza carico è 1,5-2 mA. Il multimetro utilizza principalmente resistori MLT con una tolleranza di ±5%, e solo il resistore R4 del marchio C1 8 ha una tolleranza di ±1%.I valori dei resistori che influiscono sulla precisione della misurazione (R3, R4, R8, R9 , R25, R27, R29, R33) sono necessari selezionare utilizzando un ohmmetro digitale con una precisione non inferiore a ±0,1% Questa operazione ridurrà notevolmente il tempo di configurazione del multimetro. Resistenze trimmer-SPZ-18. Il dispositivo utilizza condensatori all'ossido K53-1 e K53-19, condensatori permanenti C4 - C8, C11 - C20 marca KM. I pulsanti di selezione del limite sono microinterruttori del tipo MP-9 o MP-12, l'interruttore di alimentazione è MT-1, gli interruttori SA1-PG2-ZP-ZN, SA3 è composto da due interruttori a levetta MP 12. Gli elementi del multimetro sono posizionato su un circuito stampato in fibra di vetro a doppia faccia spessa 1 mm (vedi figura) I resistori fissi e MC DD7 sono installati verticalmente sulla scheda. Gli elementi R3, R4, R8, R9 e FU2 sono montati sull'interruttore SA1. Per ridurre le dimensioni del dispositivo, il display LCD è posizionato sopra l'LSI. Nello schema della scheda è necessario collegare rispettivamente i punti A - A, B - C, D - G e 7-7 e collegare il punto D al pin 14 di DD3. I resistori R34 - R59 e i diodi VD14-VD36 non sono contrassegnati. La configurazione di un multimetro inizia con il controllo dell'alimentazione. Il suo corretto funzionamento è evidenziato dalla presenza di entrambe le tensioni in uscita e il consumo di corrente in assenza di carico non supera i 2 mA. La tensione di uscita è impostata entro 5,2-5,5 V utilizzando un diodo zener VD3. Nella modalità di misura DC, con le prese di uscita non collegate, sul display LCD dovrebbe apparire il numero 000 o -000, che viene sostituito dalla lettura -1888 se viene applicata una tensione di +5 V al pin 37 del DD6 LSI . Premendo i pulsanti SB1 e SB2 controllano il funzionamento dell'unità di selezione del limite di misura, controllando che le virgole siano visualizzate correttamente. Se necessario, controllare i flip-flop RS DD4.1 e DD4 2, il one-shot DD4.3 e il contatore DD5 utilizzando un oscilloscopio. Poi si passa al test dell'attenuatore elettronico. Per fare ciò, nella modalità di misurazione della tensione, all'ingresso del multimetro viene fornito un segnale di 1 V e una frequenza di 1 kHz. Il segnale di uscita è controllato dal pin 6 del chip DA1.Il coefficiente di trasmissione del dispositivo di ingresso dipende dal limite di misurazione selezionato e dovrebbe essere rispettivamente 1; 0,1; 0,01; 0,001 entro 2, 20; 200; 2000 V (mA, k0m). Se il divisore elettronico funziona correttamente, cortocircuitare le prese di ingresso e utilizzare il resistore di regolazione R28 per impostare 0 sull'uscita dell'amplificatore operazionale DA1. Successivamente, collega l'oscilloscopio all'uscita del microcircuito DA2 (pin 6) e utilizza il resistore variabile R53 per bilanciarlo. In entrambi i casi, la precisione dello zero è ±0,1 mV. Per impostare la sensibilità, il multimetro viene commutato sulla modalità di misurazione della tensione CC con un limite di 2 V. Dopo aver applicato una tensione CC calibrata di 1000 mV all'ingresso, il resistore trimmer R69 imposta la lettura "1.000" sul display. nella modalità di misurazione della tensione CA, un segnale di 1000 mV, frequenza 1, viene fornito all'ingresso del dispositivo kHz e il resistore di regolazione R65 imposta il numero "1.000" sul display. I valori dei resistori R12-R15 vengono selezionati quando all'ingresso sono collegati resistori standard con una resistenza di 100 Ohm 10, 100 kOhm e 1 MOhm. Autori: E. Velik, V. Efremov
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